FI100335B - Päällysteen käyttö jäätä estävänä pinnoitemateriaalina - Google Patents

Description

100335 5 Päällysteen käyttö jäätä estävänä pinnoitemateriaalina Användning av en beläggning som nedisningsskyddande material Tämän keksinnön kohteena on välineen, joka on päällysteen muodossa, käyttö jäätymistä/jäätä estävänä materiaalina. Väline applisoidaan sille pinnalle tai niille pinnoille, jotka suojataan jään muodostumiselta, joka sanottu päällyste käsittää yhden tai useamman polymeerisen 10 materiaalin, jotka koostuvat polyolefiineistä, polydieeneistä, eli h i i1ive tykumimateriaalista.

Jäätyminen on ongelma, jota ei ole tähän mennessä ratkaistu menestyksellisesti tyydyttävällä tavalla yhdeltä tai kaikilta puolilta huoli-15 matta suuresta määrästä materiaaleja, joiden on viime vuosien aikana sanottu omaavan erittäin alhaisen kiinnittyvyyden jäähän, lumeen ja muihin jäätyneen veden kiteisiin muotoihin. Kun kaikkia näitä materiaaleja on käytetty tietyn ajanjakson ajan ja ne ovat olleet alttiina ulkoilman ympäristölle, niiden kiinnittyvyyden jäähän on havaittu li-20 sääntyvän, mikä vähentää tällaisten materiaalien tehokkuutta jäätymistä '1' estävinä välineinä.

·;· On toisin sanoen tunnettua, että tietyt materiaalit pystyvät saamaan aikaan suhteellisen hyvän suojauksen jäätymistä vastaan suhteellisen : 25 lyhyen ajanjakson aikana, mutta että nämä materiaalit eivät saa aikaan ... kestävää suojausta, joka pystyy estämään jäätä, lunta ja muita jääty- • · · neen veden muotoja sijoittumasta ja jäätymästä suojatulle pinnalle useiden vuosien aikana. On siis aina epävarmaa, kuinka tehokas vallit- • · • 1' seva, jäätymisen estävän välineen suojaus on tiettynä hetkenä, ts. on • » · *.1 1 30 epävarmaa, onko suojaavan päällystyksen teho jäätymisen estämiseksi j"j kadonnut täysin vai riittääkö tämä suojaus käytettäväksi yhden tai • · · « .1··. kahden vuoden ajan. Tähän epävarmuuteen liittyy myös vakava tunnettujen • · · • materiaalien ja materiaaliyhdistelmien haittapuoli, joita on tähän t 1 '·' mennessä käytetty ja joita käytetään yhä jäätymistä estävinä välineinä.

35 Jäätymisen aiheuttamat ongelmat ovat hyvin tuttuja ihmisille, jotka elävät arktisilla ja subarktisilla alueilla, joita ongelmia voidaan luonnehtia vakavina ongelmina tai lievinä ärsytyksinä, joita ovat esi- 2 100335 merkiksi yksityisautojen, kuorma-autojen ja muiden ajoneuvojen jäätyneet tuulilasinpyyhkimet ja ovitiivisteet, tai hengenvaarallisina olosuhteina, joita ovat esimerkiksi jään kerääntyminen lentokoneiden siipiin, helikopterin lapoihin, vesiajoneuvoihin, radiomastoihin, muun 5 tyyppisiin mastoihin, voimakaapeleihin ja vastaaviin.

Toinen esimerkki, jossa jään kerääntyminen voi johtaa suuriin kustannuksiin ja vakaviin tuhoutumisriskeihin, on jään kerääntyminen vesivoimalaitosten portteihin, joissa jään kerääntyminen voi saada nopeasti 10 aikaan voimalaitoksen täydellisen sulkemisen, mistä seuraa sähkövoiman katoaminen. Lisäesimerkkinä mainittakoon jään kerääntyminen vedenalaisiin kaapeleihin ja lämpöpumppujen putkiin, joita käytetään järvissä ja vesiväylissä lämmönkerääjinä. Viimeksimainituissa tapauksissa jääker-rokset voivat saada kaapelit tai letkut kellumaan vedenpintaan, mikä 15 aiheuttaa ilmeisen riskin alueen vesikulkuneuvoliikenteelle.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että jään ja alirakenteen välinen kiinnittyminen tai jään sitoutuminen riippuu olennaisesti materiaalista, ja on myös havaittu, että ko. materiaalin pintaenergialla on merkittävä 20 osa tällaisen kiinnittymisen yhteydessä. Esimerkiksi polymeerimateriaaleilla on tyypistä riippumatta paljon alhaisempi kiinnittyvyys jäähän kuin metalleilla. On myös todettu, että pintaenergialtaan alhaisilla materiaaleilla voi olla alhaisempi kiinnittyvyys jäähän kuin materiaaleilla, joilla on suuri pintaenergia. Tästä huolimatta materiaalien : . 25 sisäinen (bulkki-) lujuus kytkeytyy suoraan pintaenergiaan, ja pinta- • e :t'·; energian voidaan tarkemmin sanottuna olevan seurausta ko. materiaalin • · · J : : sisäisistä sitoutumisvoimista ja lujuudesta ja sitä myötä niistä riip puvaisen. Mekaanisesti lujalla materiaalilla on näin ollen suurempi pintaenergia kuin mekaanisesti heikolla materiaalilla, ja kun nämä 30 seikat on opittu tuntemaan, on myös sanottu, että materiaalit, joilla #·# · on alhainen pintaenergia, olisivat parempia kuin materiaalit, joilla on suuret pintaenergiat, kun niitä käytetään jäätymistä estävänä välineenä ‘. , ja kun niillä on samanlaiset pintapäällysteet.

: 35 Jään kiinnittyvyys tai sen kyky jäätyä kiinteäksi pinnoille ei ole ... kuitenkaan kääntäen verrannollinen materiaalin pintaenergiaan muutoin • · · 3 100335 kuin tiettyyn alimpaan tasoon asti. On havaittu, että tämän tason alapuolella voima, jolla jää kiinnittyy, on käytännöllisesti katsoen vakio pintaenergia-arvoilla, jotka ovat tämän alimman tason alapuolella. Vastaavia havaintoja on tehty myös liimautumisen yhteydessä - polyetee-5 nin pintaenergiaa lisäävä käsittely on osoittanut, että tämä liimaantuminen lisääntyy voimakkaasti tietyn tason yläpuolella. Tämä seikka, että jään kyky jäätyä tai kiinnittyä lujasti pintaan ei ole kääntäen verrannollinen materiaalin pintaenergiaan kaikilla pintaenergiatasoil-la, on esitetty myös yhdeksi syyksi sille, miksi tunnetuilla pintapääl-10 lysteillä, jotka koostuvat materiaalista, jolla on alhainen pintaener-gia, on ei-hyväksyttävän lyhyet käyttöiät niiden toimintaan nähden jäätymistä estävinä välineinä.

Tämän keksinnön tavoitteena on siis saada aikaan jäätymistä estävä 15 väline, joka on päällysteen muodossa, joka voidaan applisoida pinnoille ja jolla on pitkä käyttöikä ja pidempi tehokkuus jäätymistä estävänä välineenä, ja jolla on siis alhainen kiinnittyvyys jäähän, lumeen tai muihin jäätyneen veden muotoihin samanaikaisesti, kun se on ympäristöä kestävä ja sillä on optimaalinen lujuus ainakin raapiutumiseen kestä-...! 20 vyyteen nähden ja sen kestävyyteen liimautumista ja kulumishäviötä, ·,' iskuja ja vastaavia vastaan sekä sen käyttö jäätä estävänä pinnoite- materiaalina.

Tämän keksinnön tavoitteen saavuttamiseksi, eli jotta voidaan saada .V. 25 aikaan jäätymistä estävä väline, joka pysyy tehokkaana pitkien ajanjak- sojen ajan, keksinnön mukainen jäätymistä estävä päällyste käsittää .. hiilivetykumimateriaalin tai kahden tai useamman tällaisen materiaalin seoksen, jossa itse materiaali tai materiaaliseos on optimaalinen sille • · • · · *, asetettuihin vaatimuksiin nähden, jotka liittyvät alhaiseen kiinnitty- • · ·,· ; 30 vyyteen jäähän, lumeen tai muihin jäätyneen veden muotoihin sekä suu- X reen kulumiskestävyyteen ja sitä myötä pitkään käyttöikään nähden.

*. Keksinnön mukainen päällyste sisältää vettä kestävän materiaalin tai !!! kulumista kestävän materiaaliyhdistelmän, jota eivät heikennä auringon- « · valo, ultraviolettisäteily, jne., ja joka kestää tuulen kuljettamien 35 jäähiukkasten, hiekan ja vastaavien aiheuttamaa eroosiota. Materiaali tai materiaaliseos ei ole myöskään herkkä alhaisille pienille pH-ar- 100335 4 voille, joita esiintyy usein, kun happoja laskeutuu alueille, joilla jäätyminen on todellinen ongelma.

Tämän keksinnön yhteydessä pääasiassa kyseessä olevat materiaalit ovat 5 sen tyyppisiä hiilivetyjä, joilla ei ole polaarisia ryhmiä. Esimerkkejä tällaisista hiilivetykumimateriaaleista ovat: 1) luonnonkautsu (NR), synteettinen luonnonkautsu, esim. isopreenikumi (IR), eteenipropeeniku-mi (EPT, EPM, EPDM), butadieenikumi (BR) ja butyylikumi (IIR).

10 Jotta voidaan saada aikaan tehokas ehkäisevä aine jäätä, lunta ja muita jäätyneen veden muotoja vastaan, jotka kiinnittyvät mistä tahansa materiaalista koostuvaan alustaan, tämän keksinnön mukaisesti esitetään, että alusta varustetaan pintapäällysteellä, joka koostuu materiaalista tai materiaaliseoksesta, joka sisältää sen tyyppisiä polymeerisiä hii-15 livetyjä, joilla ei ole lainkaan polaarisia ryhmiä ja jotka on polyme-roitu kumimateriaalin muodostamiseksi, joka sisältää yhden tai useamman seuraavista joustavista materiaaleista: luonnonkautsu (NR), synteettinen kumi (SR), eteenipropeenikumi (EPT, EPM, EPDM), butadieenikumi (BR) ja butyylikumi (IIR), isobuteeni-isopreenikumi. Tämä kumimateriaali tai 20 tämä kumimateriaalien seos vulkanoidaan vulkanoimisjärjestelmän tai vulkanoimisaineen avulla, joka on peroksidien, rikin, rikin johdannaisen tai metallioksidien tai rikin ja rikin johdannaisen muodossa.

Kumimateriaali voi sisältää keksinnön mukaisesti ei-vahvistavan tyyp-25 pistä hiilimustaa määrissä, jotka vaihtelevat alueella 1-100 phr (osia • · ·,*·; per sadasosia kumia). Tämä hiilimusta voidaan korvata täysin tai osaksi ί.ί piidioksidilla.

Keksinnön mukainen päällyste voi sisältää myös aineen, joka alentaa 30 jäätymispistettä, kuten glyserolin tai glykolin.

• · • · e • · · .·;· Koska pintapäällyste koostuu kumimateriaalista, sillä on hyvä jousta- . vuus niinkin alhaisissa lämpötiloissa kuin -40 - -90®C valittavasta i *· polymeeristä riippuen. Keksinnön mukainen pintapäällyste synnyttää myös 35 korkeita kitkavoimia, minkä vuoksi päällyste on erittäin sopiva käytet- • · · 5 100335 täväksi pinnoilla, jotka on tarkoitettu jalankulkuliikenteelle ilman kulkuneuvoja tai niiden yhteydessä.

Päällyste liitetään pintaan tai pinnoille, jotka suojataan jäätymisel-5 tä, liimaamalla, vulkanoimalla tai jollakin muulla kemiallisella tai mekaanisella tavalla.

Koska tarkoituksena on vähentää määrää, jolla jää kiinnittyy esim. lentokoneiden siipien etureunoihin tai päätasoihin, potkureiden lapoi-10 hin, jne, keksinnön mukaiselle pintapäällysteelle suoritetut kokeet ovat osoittaneet kolminkertaisen parannuksen kaikissa näissä tapauksissa tunnettuihin pintapäällystemateriaaleihin nähden, joita on käytetty samaan tarkoitukseen.

15 Tavanomaisiin maaleihin ja jossakin määrin myös muihin pintapäällystei-siin verrattuna vulkanoitua kumimateriaalia voidaan applisoida paksumpina, joustavina kerroksina, jotka mahdollistavat sen, että murtuman alkaminen ja murtuman eteneminen on paremmin mahdollista hyvällä lujuudella varustetun päällysteen yhteydessä. Joustava materiaali pystyy 20 myös antamaan periksi hiukkasista tuleville iskuille ja vaimentamaan tällaisen iskun voiman, jolloin päällysteeseen kohdistuva mekaaninen kuluminen vähenee ja on suhteellisesti hyvin alhaista, mikä pidentää päällysteen käyttöikää.

25 « « • · « • · · • 4 • ♦ · « * ' • β • I ♦ * « • ♦· • · * » »

« I

. * · • I I | 4 t > 4 1 I | · ·«» It

Claims (5)

100335

1. Päällysteen, joka käsittää ainakin yhden polymeerisen materiaalin, joka koostuu polyolefiineistä tai polydieeneistä, eli hiilivetykumi- 5 materiaalista, käyttö jäätä estävänä pinnoitemateriaalina, tunnettu siitä, että polymeerimateriaali koostuu polymeerisestä hiilivetymateriaalista tai polymeeristen hiilivetymateriaalien seoksesta; ja että kussakin päällysteeseen sisältyvässä polymeerisessä hiili-vetymateriaalissa ei ole polaarisia ryhmiä, vaan se on polymeroitu ja 10 vulkanoitu vulkanoimisaineen avulla, joka koostuu peroksideista, rikistä, rikin johdannaisista tai metallioksideista tai rikin ja rikin johdannaisten yhdistelmästä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällysteen käyttö, tunnet-15 t u yhdestä tai useammasta seuraavasta joustavasta materiaalista: luonnonkautsu (NR), synteettinen kumi (SR), isopreenikumi (IR), eteenipropeenikumi (EPT, EPM, EPDM), butadieenikumi (BR), butyylikumi (HR).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen päällysteen käyttö, t u n - n e t t u siitä, että materiaali sisältää hiilimustaa. • ; · : 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen päällysteen käyttö, tunnettu siitä, että hiilimusta on ei-vahvistavaa tyyppiä. 25 • · ·

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen päällysteen käyttö, t u n - .. n e t t u siitä, että hiilimustan määrä on alueella 0-100 phr • ♦ · "... (osia per sadasosia kumia). • « · • ♦ · : 30 ··· · ·«« : : « · « 100335